Python 繪制地圖神器，上手直接開大！

大家晚上好，我是小五

之前給大家介紹過多種Python可視化模塊，但使用他們進行地理可視化都很簡陋。

所以想要繪制更精美的可視化地圖？想在地圖上自由的設置各種參數(shù)？想獲得靈活的交互體驗？

今天它就來了，Python繪制地圖神器folium，上手直接開大！

一、folium簡介和安裝

folium 建立在 Python 生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應用能力和 Leaflet.js 庫的映射能力之上，在Python中操作數(shù)據(jù)，然后通過 folium 在 Leaflet 地圖中可視化。

folium 相比較于國內(nèi)百度的 pyecharts 靈活性更強，能夠自定義繪制區(qū)域，并且展現(xiàn)形式更加多樣化。^[1]

1. folium的簡介

• Folium是建立在 Python 生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整理 Datawrangling 能力和 Leaflet.js 庫的映射能力之上的開源庫。用 Python 處理數(shù)據(jù)，然后用 Folium 將它在 Leaflet 地圖上進行可視化。Folium能夠?qū)⑼ㄟ^ Python 處理后的數(shù)據(jù)輕松地在交互式的 Leaflet 地圖上進行可視化展示。它不單單可以在地圖上展示數(shù)據(jù)的分布圖，還可以使用 Vincent/Vega 在地圖上加以標記。
• 這個開源庫中有許多來自 OpenStreetMap、MapQuest Open、MapQuestOpen Aerial、Mapbox和Stamen 的內(nèi)建地圖元件，而且支持使用 Mapbox 或 Cloudmade 的 API 密鑰來定制個性化的地圖元件。Folium支持 GeoJSON 和 TopoJSON 兩種文件格式的疊加，也可以將數(shù)據(jù)連接到這兩種文件格式的疊加層，最后可使用 color-brewer 配色方案創(chuàng)建分布圖。
• Folium可以讓你用 Python 強大生態(tài)系統(tǒng)來處理數(shù)據(jù)，然后用 Leaflet 地圖來展示。Folium內(nèi)置一些來自 OpenStreetMap、MapQuest Open、MapQuest Open Aerial、Mapbox和Stamen 的地圖元件(tilesets)，并且支持用 Mapbox 或者 Cloudmade API keys 來自定義地圖元件。Folium支持 GeoJSON 和 TopJSON 疊加(overlays)，綁定數(shù)據(jù)來創(chuàng)造一個分級統(tǒng)計圖(Choropleth map)。但是，F(xiàn)olium庫繪制熱點圖的時候，需要聯(lián)網(wǎng)才可顯示。

2. 安裝folium

pip install folium -i http://pypi.douban.com/simple --trusted-host pypi.douban.com

??這里直接使用了國內(nèi)豆瓣源

二、基本使用

folium 顯示地圖的類為 folium.Map，類的聲明如下：

class folium.Map(location=None, width='100%', height='100%', left='0%', top='0%', position='relative', tiles='OpenStreetMap', attr=None, min_zoom=0, max_zoom=18, zoom_start=10, min_lat=-90, max_lat=90, min_lon=-180, max_lon=180, max_bounds=False, crs='EPSG3857', control_scale=False, prefer_canvas=False, no_touch=False, disable_3d=False, png_enabled=False, zoom_control=True, **kwargs)

幾個重要的參數(shù)：

• location：經(jīng)緯度，list 或者 tuple 格式，順序為 latitude, longitude
• zoom_start：縮放值，默認為 10，值越大比例尺越小，地圖放大級別越大
• control_scale：Bool型，控制是否在地圖上添加比例尺，默認為 False 即不添加
• tiles：顯示樣式，默認 "OpenStreetMap"，也就是開啟街道顯示
• crs：地理坐標參考系統(tǒng)，默認為 "EPSG3857"

1. 各級別地圖

世界地圖

import folium

print(folium.__version__)

# define the world map
world_map = folium.Map()
# save world map
world_map.save('test_01.html')

結(jié)果如下：

當前folium版本：0.11.0

國家地圖

import folium
# define the national map
national_map = folium.Map(location=[35.3, 100.6], zoom_start=4)
# save national map
national_map.save('test_02.html')

結(jié)果如下：

市級地圖

其實改變地圖顯示也就是改變顯示的經(jīng)緯度和縮放比例，省級、市級、縣級用法相似，這里舉一個市級的例子為例，如北京市：

import folium
# define the national map
city_map = folium.Map(location=[39.93, 116.40], zoom_start=10)
# save national map
city_map.save('test_03.html')

2. 在地圖上標記

普通標記

添加普通標記用 Marker，可以選擇標記的圖案。

import folium

bj_map = folium.Map(location=[39.93, 115.40], zoom_start=12, tiles='Stamen Terrain')

folium.Marker(
    location=[39.95, 115.33],
    popup='Mt. Hood Meadows',
    icon=folium.Icon(icon='cloud')
).add_to(bj_map)

folium.Marker(
    location=[39.96, 115.32],
    popup='Timberline Lodge',
    icon=folium.Icon(color='green')
).add_to(bj_map)

folium.Marker(
    location=[39.93, 115.34],
    popup='Some Other Location',
    icon=folium.Icon(color='red', icon='info-sign')    # 標記顏色  圖標
).add_to(bj_map)

bj_map.save('test_04.html')

結(jié)果如下：

圓形標記

添加圓形標記用 Circle 以及 CircleMarker

import folium

bj_map = folium.Map(location=[39.93, 116.40], zoom_start=12, tiles='Stamen Toner')

folium.Circle(
    radius=200,
    location=(39.92, 116.43),
    popup='The Waterfront',
    color='#00FFFF',   # 顏色
    fill=False,        # 填充
).add_to(bj_map)

folium.CircleMarker(
    location=(39.93, 116.38),
    radius=50,   # 圓的半徑
    popup='Laurelhurst Park',
    color='#FF1493',
    fill=True,
    fill_color='#FFD700'
).add_to(bj_map)

bj_map.save('test_05.html')

結(jié)果如下：

動態(tài)放置標記

import folium

dynamic_tagging = folium.Map(
    location=[46.8527, -121.7649],
    tiles='Stamen Terrain',
    zoom_start=13
)

folium.Marker(
    [46.8354, -121.7325],
    popup='Camp Muir'
).add_to(dynamic_tagging)

dynamic_tagging.add_child(folium.ClickForMarker(popup='Waypoint'))
dynamic_tagging.save('test_06.html')

結(jié)果如下：

更多詳細使用可以參考官方文檔：http://python-visualization.github.io/folium/quickstart.html^[2]

三、實戰(zhàn)案例

以將停車場地理位置數(shù)據(jù)可視化在地圖上示例，熟悉 folium 地圖可視化的使用。

1. 獲取經(jīng)緯度數(shù)據(jù)

停車場地理位置數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)真實可靠，下面先利用 Python 爬蟲獲取數(shù)據(jù)

#數(shù)據(jù)來源：http://219.136.133.163:8000/Pages/Commonpage/login.aspx

import requests
import csv
import json
import logging

headers = {
    'X-Requested-With': 'XMLHttpRequest',
    'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.181 Safari/537.36'
}
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s: %(message)s')
url = 'http://219.136.133.163:8000/Pages/Commonpage/AsyGetData.asmx/GetParkList'
s = requests.session()
s.get(url, headers=headers)
for i in range(1, 318):
    data = {
        'cp': str(i),
        'ps': '10',
        'kw': '',
        'lon': 'undefined',
        'lat': 'undefined',
        'type': 'undefined'
    }
    url = 'http://219.136.133.163:8000/Pages/Commonpage/AsyGetData.asmx/GetParkList'
    # post提交表單數(shù)據(jù)
    res = s.post(url, data=data, headers=headers)
    # 重新設置編碼
    res.encoding = 'utf-8'
    # str轉(zhuǎn)json  便于提取數(shù)據(jù)
    result = json.loads(res.text)['Result']
    for j in result:
        park_name = j['ParkName']
        Lon = j['Longitude']
        Lat = j['Latitude']
        with open('parkings.csv', 'a+', newline='', encoding='gb18030') as f:
            f_csv = csv.writer(f)
            f_csv.writerow([park_name, Lon, Lat])
            logging.info([park_name, Lon, Lat])

結(jié)果如下：

共有 3170 個停車場地理位置數(shù)據(jù)

2. folium地圖可視化

import pandas as pd
import folium

# 讀取csv數(shù)據(jù)
data = pd.read_csv('parkings.csv', encoding='gbk')
# 傳入緯度和經(jīng)度數(shù)據(jù)
park_map = folium.Map(location=[data['latitude'].mean(), data['longitude'].mean()], zoom_start=10, control_scale=True,)
# 實例化 folium.map.FeatureGroup 對象
incidents = folium.map.FeatureGroup()
for name,row in data.iterrows():
    incidents.add_child(
        folium.CircleMarker(            # CircleMarker表示花圓
            (row["latitude"], row["longitude"]),   # 每個停車場的經(jīng)緯度坐標
            radius=7,                   # 圓圈半徑
            color='#FF1493',            # 標志的外圈顏色
            fill=True,                  # 是否填充
            fill_color='#00FF00',       # 填充顏色
            fill_opacity=0.4            # 填充透明度
        )
    )

park_map.add_child(incidents)
park_map.save('park_map1.html')

效果如下：

這樣看起來有點亂，下面我們來統(tǒng)計一下各個局域的停車場數(shù)量

import pandas as pd
import folium
from folium import plugins

data = pd.read_csv('parkings.csv', encoding='gbk')
park_map = folium.Map(location=[data['latitude'].mean(), data['longitude'].mean()], zoom_start=10, control_scale=True,)
marker_cluster = plugins.MarkerCluster().add_to(park_map)

for name,row in data.iterrows():
    folium.Marker(location=[row["latitude"], row["longitude"]]).add_to(marker_cluster)
park_map.save('park_map2.html')

效果如下：

這樣能對各個局域停車場的數(shù)量在地圖上進行統(tǒng)計，將圖不斷放大以后，還可以顯示每個停車場的具體位置，非常方便。